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Title:
PIEZOELECTRIC BENDING SENSOR FOR MEASURING ACCELERATION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/019733
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a piezoelectric bending sensor for measuring acceleration which contains a ground plate (3). The upper side (30) of the ground plate is provided for surface mounted technology (SMT) assembly of the holding device (2) of the bending sensor (1) to the contact surfaces. The underside (3u) of said ground plate is provided for SMT assembly of the printed mother circuit board to the contact surfaces (5, 6). The inventive piezoelectric bending sensor for measuring acceleration is fixed and electroconductively connected to said ground plate by means of SAT.

Inventors:
BAUR RICHARD (DE)
HORA PETER (DE)
WOERMANN ANTON (DE)
SPIES HANS (DE)
WOEHRL ALFONS (DE)
Application Number:
PCT/EP1998/006296
Publication Date:
April 22, 1999
Filing Date:
October 02, 1998
Export Citation:
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Assignee:
TELEFUNKEN MICROELECTRON (DE)
BAUR RICHARD (DE)
HORA PETER (DE)
WOERMANN ANTON (DE)
SPIES HANS (DE)
WOEHRL ALFONS (DE)
International Classes:
G01P1/02; G01P15/09; (IPC1-7): G01P1/02; G01P15/09
Domestic Patent References:
WO1991013364A21991-09-05
Foreign References:
DE19527397A11997-01-30
DE4428124A11996-02-15
FR2729253A11996-07-12
Attorney, Agent or Firm:
Kolb, Georg (Daimler-Benz Aktiengesellschaft Theresienstrasse 2 Heilbronn, DE)
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Description:
Piezoelektrischer Biegesensor-Beschleunigungsaufnehmer Die Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Biegesensor-Beschleunigungs- aufnehmer gemäß dem Oberbegriff des Anspruches l.

Derartige Beschleunigungsaufnehmer weisen als Sensorelement ein an einer Referenzstelle mechanisch eingespanntes Biegeelement aus piezoelektrischem Material, z. B. eine Piezokeramik, bzw. eine Anordnung aus mehreren solchen Biegeelementen auf. Das Sensorelement wird bei auf dieses wirkenden Kräften oder Beschleunigungen ausgelenkt, wobei aufgrund des piezoelektrischen Effektes eine Ladungsverschiebung resultiert, die an den Oberflächen der Biege- elemente eine positive. bzw. negative elektrische Ladung zur Folge hat. Die Ladungsmenge wird üblicherweise durch eine Spannungsmessung an der Eigenkapazität des Biegesensors bestimmt, wobei dann die gemessene elektrische Spannung der Beschleunigung proportional ist und deshalb als Beschleunigungs- signal bezeichnet wird.

Bisher werden Beschleunigungsaufnehmer als Durchsteckbauelemente auf die Leiterplatte für die Kfz-Elektronik montiert.

Darüber hinaus ist die Verwendung von oberflächenmontierbaren Bauelementen, die sogenannte SMT (Surface Mounted Technology), zur Montage elektronischer Baugruppen auch für Kraftfahrzeuge bekannt. Die SMT-Technik erweist sich aufgrund der Einsparung von Arbeitsschritten zur Durchkontaktierung und Befestigung als sehr kostengünstig und ist technisch so ausgereift, daß ein sicherer Halt der Bauelemente gewährleistet ist. Falls jedoch nicht alle erforderlichen Bauelemente in SMT-Ausfuhrung oder mindestens SMT-kompatibel verfügbar

sind, ist der Aufwand zur Herstellung der Gesamtbaugruppe höher als bei Verzicht auf SMT insgesamt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen piezoelektrischen Biegesensor-Be- schleunigungsaufnehmer vorzustellen, der den piezoelektrischen Biegesensor- Beschleunigungsaufnehmer vorteilhaft in eine SMT-Baugruppe integriert.

Diese Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs l gelöst.

So schlägt Patentanspruch 1 vor, den piezoelektrischen Biegesensor-Be- schleunigungsaufnehmer mit einer Bodenplatte zu versehen, die über entsprechende untere Lötflächen an der Unterseite des Bodens auf eine SMT- Trägerplatte der Gesamtbaugruppe montiert wird. Die Haltevorrichtung für den Biegesensor weist ebenfalls SMT-Kontakte zur Oberseite des Bodens hin auf, welche elektrisch mit Lötflächen an der Unterseite des Bodens verbunden sind.

Dadurch kann der piezoelektrische Biegesensor-Beschleunigungsaufnehmer gemeinsam mit den anderen SMT-Bauelementen der Gesamtbaugruppe montiert werden und Fertigungszeit und Kosten gespart werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung beschreibt Patentanspruch 2, wonach auch das Gehäuse um den Sensor ein metalisches SMT-Standardgehäuse ist und mittels SMT mit der Oberseite des Bodens verbunden ist. Durch die leitende Verbindung zu den SMT-Kontakten auf der Unterseite wird ein Masseschluß des Gehäuse zur Masse der Gesamtbaugruppe hin in SMT realiserbar, welcher für die Wirksamkeit der EMV-Abschirmung äußerst vorteilhaft ist.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels bezugnehmend auf die Figur erläutert.

Die Figur 1 zeigt eine einkanalige Ausfiihrung eines piezoelektrischen Biegesensor-Beschlemnigungsaufnehmers. Der piezoelektrische Biegesensor (1) wird mittig mittels einer Haltevorrichtung (2) am Boden (3) parallel zu diesem befestigt und durch ein Gehäuse (4) abgeschirmt ist. Die Haltevorrichtung (2) weist einen mittleren Standfuß und zwei seitliche, nach vorne versetzte Standfüße auf, so daß eine Dreipunkthalterung entsteht. Die elektrischen Leitbahnen (21) sind als Oberflächenleitbahnen zwischen den Kontakten des Biegesensors (1) und den Standfüßen (2a) ausgeführt. Zur SMT-Montage weist die Haltevorrichtung (2) ei- nen SMT-kontaktierbaren, abgewinkelten Standfuß (2a) mit Kontaktflächen (2b) auf. Auf der Oberseite des Bodens (3O) sind entsprechende Kontaktflächen (5) vorgesehen, welche elektrisch mit SMT-Lötflächen (6) an der Unterseite des Bodens (3u) verbunden sind. Darüber hinaus wird das Gehäuse (4) an einer Lötstelle (7a) mit gegenüberliegenden Kontaktflächen (7b) auf der Oberseite des Bodens (3O) verbunden. Diese sind wieder elektrisch leitend mit den Kontaktflächen (7c) auf der Unterseite (3u) des Bodens gekoppelt, so daß ein SMT-fähiger Masseanschluß zur Gesamtbaugruppe möglich ist. EMV-Störungen auf den Biegesensor (1) können somit vermieden und vom Gehäuse (4) über die Lötverbindung (7a), die Kontaktflächen (7b), verbunden mit den Kontaktflächen (7c) auf Masse geführt werden. Der Signal des Biegesensors liegt als Spannungspotential an den Kontakten des Biegesensors an und wird über die Leitbahnen (21) an die Kontaktflächen (2b) der Standfüße (2a) geleitet, welche mit den Kontaktflächen (5) in SMT verbunden sind. Diese wiederum sind leitend mit den Kontaktflächen (6) gekoppelt, so daß das Biegesensorsignal zur Gesamt- baugruppe gelant. Die Verbindung der Kontaktflächen (5) und (7b) an der Oberseite (3a) der Bodenplatte zun den zugehörigen Kontaktflächen (6) und (7c) auf der Unterseite (3u) kann dabei über Flachleiterbahnen (8) realisiert und die Kontaktflächen (5,6,7b, 7c) als Flachleiteranschlüsse ausgeprägt sein, wie Figur l zeigt.

Der piezoelektrische Biegesensor-Beschleunigungsaufnehmer kann auch mit einem Biegesensor (1) ausgeführt sein, der senkrecht zur Bodenplatte (3) angeordnet ist bzw. mehrere Biegesensoren aufweisen. Die Lage der SMT- Kontaktflächen kann entsprechend angepaßt werden.